EP1971809A1 - Spool valve, especially for use in transcritical co2 (r 744) air-conditioning circuits - Google Patents

Spool valve, especially for use in transcritical co2 (r 744) air-conditioning circuits

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Publication number
EP1971809A1
EP1971809A1 EP06841182A EP06841182A EP1971809A1 EP 1971809 A1 EP1971809 A1 EP 1971809A1 EP 06841182 A EP06841182 A EP 06841182A EP 06841182 A EP06841182 A EP 06841182A EP 1971809 A1 EP1971809 A1 EP 1971809A1
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EP
European Patent Office
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slide
valve according
slide valve
control
valve
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06841182A
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German (de)
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Inventor
Axel MÜLLER
Rene Schulz
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Thomas Magnete GmbH
Original Assignee
Thomas Magnete GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Thomas Magnete GmbH filed Critical Thomas Magnete GmbH
Publication of EP1971809A1 publication Critical patent/EP1971809A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16K3/26—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution with cylindrical valve members with fluid passages in the valve member
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    • F16K31/0668—Sliding valves
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31—Expansion valves
    • F25B41/34—Expansion valves with the valve member being actuated by electric means, e.g. by piezoelectric actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
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Definitions

  • the invention relates to a longitudinal slide valve according to the preamble of claim 1.
  • R 744 is the name for a refrigerant based on CO 2 . Apart from short-term effects, the R 744 refrigerant is environmentally neutral, has a very low ozone depletion potential with respect to the Earth's atmosphere and is characterized by a very low global warming potential.
  • Control valves are designed as flat, rotary and longitudinal slide valves, which have a good control behavior. They are able to cope with high pressures and high volume flows in a small volume and with relatively little effort. The disadvantage, however, that they have high leakage currents due to unavoidable gaps between the spool and the guide cylinder of the valve, which must be dissipated. In order to be able to meet the demand for the least leakage, pure seat valves or combined slide seat valves are often projected in a transcritical R 744 air conditioning cycle, since with pure slide valves, demands for minimal internal leakage seem inaccessible for this application.
  • DE 103 05 947 A1 shows a slide valve as an expansion element for controlling the transcritical range of an air conditioning system with the refrigerant R 744, which is unavoidably characterized by internal leakage.
  • DE 34 46 384 C2 describes a flat slide valve as a switching valve, wherein a fluid flow is switched by means of a tilting pipe between two terminals. The tilting tube is actuated by means of a flat slide.
  • DE 40 27 610 C2 discloses a switching valve with a two-part planar valve slide, in which the two parts are elastomerically sealed from each other. The slider is moved between two sealing surfaces.
  • DE 38 20 525 C2 shows an air distributor with a slide designed as a flat slide, which is mounted laterally to its on-flow direction. The foil is passed with considerable play.
  • DE 43 04 440 B4 shows a valve with two housing parts, which has two openings for the supply and discharge of a fluid.
  • a thin foil slide in the form of a plate is moved transversely to the flow direction of the fluid.
  • the valve gate has through openings for the passage or blocking of the fluid transversely to the direction of flow of the fluid.
  • the foil slide is arranged with an additional spacer in a plane with the slider between the two housing parts.
  • DE 44 16 056 C2 shows a slide valve with a movable in the axial direction flat film slide, which is designed as a thin sheet. Depending on the approached slide position, one or more pressurized inflows and outflows are partially or completely released by switching sections on the flat slide.
  • DE 35 34 460 shows a high-pressure valve with a channel in which a lateral inlet opens and which contains a valve slide which can be displaced axially over the inlet.
  • the slider has an integrally molded tubular portion which presses radially against the wall of the channel. The sealing effect is thereby increased pressure-dependent.
  • the invention has for its object to provide a longitudinal slide valve in almost leak-free design, which compared to the known arrangements has improved control behavior and is also suitable for use in the high pressure range and in particular in trans-critical R 744 air conditioning circuits.
  • the object is achieved in conjunction with the preamble by the characterizing features of claim 1.
  • the slide valve according to the invention combines two positive properties: the avoidance of internal leakage in the closed state of the connection openings and at the same time an improved control behavior due to the largely free configurability of flow-stroke characteristics. This requires no additional seat body.
  • an elastically resilient radially yielding spool By means of an elastically resilient radially yielding spool the connections for one or more inlets or outlets are sealed against each other.
  • the radial force component of the pressure difference between inlet pressure and discharge pressure is used, which presses the thin wall of the tubular slide radially against the wall of the valve sleeve and there arranged pressure-loaded connection openings, without pressure difference remains a gap with fluid, the greater than allowed if the leakage requirements are to be met.
  • the slider or the valve housing has a formable opening contour for the flow of the fluid. This allows almost any adjustment of the flow to the stroke characteristic of the actuator.
  • the tubular design does not require a spacer or a seal between planar foils. In principle, any tube shape can be used, but preferably round tubes or those with rounded cross section.
  • the control slide comprises a thin-walled elastic film.
  • a tubular film slide has in the axial direction the necessary rigidity for the adjustment of the slide in this direction, with simultaneous elastic deformability in the radial direction.
  • both openings must be located directly above one another.
  • an annular groove or a securing element is advantageously provided against a rotation of the slide.
  • Such a rotation can be realized both by means of a guide pin in the housing, or by being combined with a plunger of the actuating element or is designed as part of the slide.
  • the conversion of the slider can consist in an advantageous manner exclusively of the film material.
  • the slider is hollow inside.
  • the flow path from the interior of the slide to the radial opening in the slide and from there to the opening in the valve sleeve When the valve position is open, the flow path from the interior of the slide to the radial opening in the slide and from there to the opening in the valve sleeve.
  • the end faces of the slide for this purpose are advantageously stiffened or have inserted stiffening surfaces with axial passage to the interior of the slider so that the pressure can be there.
  • the stiffeners can either take the entire face as a perforated plate or only a partial area in the form of a ring.
  • the design of the above-described embodiments of the slider, in particular its compliance, and the housing is to be subjected to an optimization.
  • the elastic deformation can advantageously act sealingly over the entire length of the slider or only in sections.
  • the friction between slide and sleeve is reduced by design measures and by a suitable choice of the material pairing slide and housing. Frictional effects can be reduced by slits, grooves, surface roughness or other suitable measures both on the slider circumference and on the surface of the wall.
  • the grooves are designed in such a way that with their help corresponding pressure fields are specifically influenced. With the help of a circumferential groove can be z. B. achieve that even with a rotation of the spool, the desired flow is ensured.
  • the arranged on the slide and / or on the wall of the bore grooves, grooves or channels - or the surface itself - store advantageous lubricants. This reduces frictional effects between the sliding components.
  • the lubricant storage in the grooves has the advantage that the lubricant is not completely displaced in the phase of a high pressure difference prevailing at the ends of the slide.
  • the force effect of the pressure difference for leak-free sealing in the closed state is additionally reinforced by spring force.
  • the slider contains additional elastic elements or a resilient mounting or even forms an elastically resilient spring element.
  • the interpretation of such a spring is also carried out according to the calculations of all the effects of force, u. a. the flow, spring and pressure forces in the valve, so that the radial force effect of the tube sheet at the actual pressures acting on the connections, is exactly sufficient.
  • valve sleeve and a surrounding housing can advantageously be made in one piece, as compared to the flat slide on the storage of the slide between two housing parts and optionally other components, such as spacers, can be dispensed with. This saves additional seals on the valve housing or between individual valve housing parts, thus reducing the risk of potential damage. for leaks drastically reduced.
  • the valve housing in space-saving form in cartridge design (Cartridge) can be performed.
  • a further advantageous embodiment of the invention comprises, in particular, an electromagnet as actuating device for the slide whose armature forms the actuating element for the valve slide with an axially extended rod tappet.
  • an electromagnet as actuating device for the slide whose armature forms the actuating element for the valve slide with an axially extended rod tappet.
  • the current flow of the magnet is proportional to the stroke of the armature and thus the applied force to one of the end faces of the slide. The control behavior of the valve is thus directly influenced by the current supply.
  • the valve is particularly suitable for use in transcritical CO 2 (R 744) air conditioning circuits in mobile applications.
  • the refrigerant is compressed to over 100 bar, while the circuit for conventional refrigerant only passes through a pressure difference of about 30 bar.
  • the high pressure difference in the R 744 refrigerant as fluid causes a strong radial elastic deformation of the slide for controlling and sealing the inflow and outflow in the valve sleeve.
  • the valve sleeve has a pressure-tight enclosure.
  • the inventive valve advantageously controls the adjustment of the compressor or overheating or high pressure level of the refrigerant.
  • the figure shows a longitudinal section of an electromagnetically actuated control valve 1 for use in an air conditioning circuit for an air conditioner, which is based on a transcritical R 744 (CO 2 ) air conditioning cycle.
  • the refrigerant is significantly more ker compressed than is required with conventional refrigerants.
  • This requirement profile requires for the valve 1 on the one hand a pressure-resistant design and on the other hand high demands on values of the external and internal leakage and very good control technical properties.
  • the valve 1 is a direct-acting 2/2-way spool valve which is controlled by the magnetic force of an electromagnetic actuator 2 substantially including the right part of the drawing. Shown is the currentless open type, d. H. Connection openings for a respective inflow or outflow 22 are connected to one another in the illustrated position of the control or valve slide 18 of the valve 1. By magnetic force, the slider 18 is moved axially to the left, the flow path between the inlet and the outlet 22 is then locked.
  • the electromagnet 2 has a pot-like housing 3, whose
  • a lid 4 Bottom of a lid 4 is completed, and in which a cylindrical magnetic body is inserted. On the outer lid surface, a connection 5 for the energization of the magnet 2 is arranged. In this way, a cylindrical coil 6 arranged inside the housing 3 is energized.
  • the magnetic field generated by the energization of the solenoid 6 is closed by a magnetic pole 7 with control cone 8, an armature 9, which consists of armature piston 13 and acting as an actuator 11 anchor rod, and the flux-conducting part of the housing 3 with the yoke 10, wherein the actuating rod 11 in the armature counterpart, the magnetic pole 7, is displaceable in the direction of the open housing 3 and projects to the outside as an actuator or control member for the spool valve 18 of the valve 1 to the left.
  • the armature piston 12 is connected to the actuating rod 11.
  • the piston 12 has for this purpose an axial opening.
  • the front part of the Opening serves to support the hollow actuating rod 11, the rear part is used to equalize the pressure in the interior of the valve 1.
  • the yoke 10 between the cover 4 and cylindrical coil 6 is arranged and designed as a disc.
  • the armature piston 12 is arranged axially movable together with the actuating rod 11 within the range of the control cone 8. By energizing the solenoid 6, both components are moved axially to the left.
  • the magnetic pole 7 has a coaxial recess as a stroke limiter with radial edge webs with a contour falling at the end in the direction of the armature stroke, which forms the control cone 8. Due to the design of the control cone 8, the flow force-stroke characteristic of the electromagnet 2 is influenced so that the applied current is proportional to the stroke of the actuating rod 11 and thus directly affects the setting or control variable of the valve spool 18. On the radially extending surface of the stroke limiter, an adhesive disc 13 is attached from non-magnetic material, which dampens the armature stroke to the left and thus prevents bouncing of parts meeting each other.
  • the armature piston 12 is guided in a thin-walled pressure-resistant sleeve 14, which rests with its closed end outwardly against the cover 4 and inside the armature piston 12, the web of the control cone 8 and most of the outer wall of the magnetic pole 7 surrounds.
  • the pressure-resistant sleeve 14 is joined to the armature counterpart, that the joint itself is pressure-resistant and free of external leakage
  • valve 1 which essentially comprises the left area of the drawing, is formed by a valve sleeve 15 surrounding the valve 1. It forms a structural with the magnetic pole 7 Unit which is inserted in the magnetic body. The result is a compact valve 1 with a small size.
  • valve sleeve 15 On the outer peripheral surface of the valve sleeve 15, a radial bore 16 for an inflow and outflow 22 of the refrigerant R 744 is arranged. The corresponding counterpart is arranged on the stroke of the actuating rod 11 opposite end face of the valve sleeve 15.
  • the valve sleeve 15 has an axial bore 17 extending over its entire length. This extends in the axial direction from the right end of the valve sleeve 15, which includes the corresponding counterpart of the inflow or outflow 22, to the radial stroke limitation of the magnetic pole 7.
  • the radial bore 16 of the drain 22 opens in a circumferential groove in the axial bore 17th
  • valve sleeve 15 has an O-ring seal 21. Another seal 19 seals the valve sleeve 15 from the environment.
  • the spool 18 is arranged, which is designed as a tubular film slide, and the peripheral wall 20 is radially elastically deformable.
  • the two end faces 24a and 24b of the spool 18 each have radial stiffeners 25a and 25b.
  • a compression spring 27 is arranged, which is arranged with its one end against a arranged on the end face of the valve sleeve 15, annular spring receptacle 28 and with its other end against the annular Stiffening 25 a of the spool 18 acts.
  • the spring 27 acts as a restoring element against the force acting on the opposite, right end face 24b magnetic force.
  • the peripheral surface of the slide has, in the amount of the inflow and outflow, a control opening 26 which serves as an opening in the peripheral wall 20 is shown.
  • the two connection openings are connected together in this position.
  • stiffener 25b is designed as a plate with axial openings, which serves as a stop surface for the actuating rod 11 of the armature 9. Through the axial openings in the right stiffener 25b, the space to the right of the stiffener 25b to the right end of the armature piston 12 is also pressurized.

Abstract

The invention relates to a spool valve comprising a bush (15) with at least two connection openings for an inlet and outlet (22) each of a pressurized fluid to an axial bore (17) inside the bush (15). A control spool (18) is arranged inside the bore (17) and can be displaced by an actuating element (11) of an actuator (2). Said control spool has at least one radial control opening (26) which establishes a control and adjusting function for a throughflow of the fluid when the control spool (18) is axially displaced. The arrangement is characterized in that the control spool (18) has a tubular jacket (20) that can be elastically deformed in the radial direction and that is forced against the axial bore (17) of the bush (15) when radially impinged upon with pressure, thereby sealing the connecting openings from each other.

Description

Längsschieberventil, insbesondere für die Verwendung von transkritischen CO2 (R 744) KlimakreisläufeLongitudinal slide valve, especially for the use of transcritical CO 2 (R 744) air conditioning circuits
Die Erfindung betrifft ein Längsschieberventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a longitudinal slide valve according to the preamble of claim 1.
Für bestimmte Anwendungsfälle, wie z. B. bei Klimaanlagen mit dem Kältemittel R 744, werden angesteuerte Regelventile benötigt, die gleichzeitig gute regelungstechnische Eigenschaften und eine sehr gute Abdichtung für bestimmte Betriebspunkte aufweisen. R 744 ist die Bezeichnung für ein Kältemittel auf der Basis von CO2. Das Kältemittel R 744 verhält sich, abgesehen von Kurzzeiteffekten umweltneutral, es weist ein sehr geringes Ozonabbaupotential bezüglich der Erdatmosphäre aus und zeichnet sich durch ein sehr geringes Treibhauspotential aus.For certain applications, such. As in air conditioning systems with the refrigerant R 744, controlled control valves are needed, which have both good control properties and a very good seal for certain operating points. R 744 is the name for a refrigerant based on CO 2 . Apart from short-term effects, the R 744 refrigerant is environmentally neutral, has a very low ozone depletion potential with respect to the Earth's atmosphere and is characterized by a very low global warming potential.
Regelventile werden als Flach-, Dreh- und Längsschieberventile ausgeführt, die ein gutes Regelverhalten aufweisen. Sie sind in der La- ge, hohe Drücke und große Volumenströme bei kleinem Bauvolumen und mit relativ geringem Aufwand zu bewältigen. Nachteilig ist jedoch, dass sie auf Grund von unvermeidbaren Spalten zwischen dem Kolbenschieber und dem Führungszylinder des Ventils hohe Leckageströme aufweisen, die abgeführt werden müssen. Um der Forderung nach ge- ringster Leckage nachkommen zu können, werden in einem transkritischen R 744 Klimakreislauf häufig reine Sitzventile oder kombinierte Schiebersitzventile projektiert, da mit reinen Schieberventilen Forderungen nach geringster interner Leckage für diese Anwendung unerreichbar scheinen. DE 103 05 947 A1 zeigt ein Schieberventil als Expansionsorgan zur Regelung des transkritischen Bereiches einer Klimaanlage mit dem Kältemittel R 744, welches unvermeidbar durch interne Leckage charakterisiert ist. DE 34 46 384 C2 beschreibt ein Flachschieberventil als Schaltventil, wobei ein Fluidstrom mit Hilfe eines kippenden Rohres zwischen zwei Anschlüssen geschaltet wird. Das Kipprohr wird mittels eines Flachschiebers betätigt.Control valves are designed as flat, rotary and longitudinal slide valves, which have a good control behavior. They are able to cope with high pressures and high volume flows in a small volume and with relatively little effort. The disadvantage, however, that they have high leakage currents due to unavoidable gaps between the spool and the guide cylinder of the valve, which must be dissipated. In order to be able to meet the demand for the least leakage, pure seat valves or combined slide seat valves are often projected in a transcritical R 744 air conditioning cycle, since with pure slide valves, demands for minimal internal leakage seem inaccessible for this application. DE 103 05 947 A1 shows a slide valve as an expansion element for controlling the transcritical range of an air conditioning system with the refrigerant R 744, which is unavoidably characterized by internal leakage. DE 34 46 384 C2 describes a flat slide valve as a switching valve, wherein a fluid flow is switched by means of a tilting pipe between two terminals. The tilting tube is actuated by means of a flat slide.
DE 40 27 610 C2 offenbart ein Schaltventil mit einem zweiteiligen ebenen Ventilschieber, bei dem die beiden Teile elastomer gegeneinander abgedichtet sind. Der Schieber wird zwischen zwei Dichtflächen bewegt.DE 40 27 610 C2 discloses a switching valve with a two-part planar valve slide, in which the two parts are elastomerically sealed from each other. The slider is moved between two sealing surfaces.
DE 38 20 525 C2 zeigt einen Luftverteiler mit einem als verschiebbare Folie gestalteten Flachschieber, der seitlich zu seiner An- Strömrichtung gelagert ist. Die Folie wird mit erheblichem Spiel geführt.DE 38 20 525 C2 shows an air distributor with a slide designed as a flat slide, which is mounted laterally to its on-flow direction. The foil is passed with considerable play.
DE 43 04 440 B4 zeigt ein Ventil mit zwei Gehäuseteilen, das zwei Öffnungen für die Zu- und Ableitungen eines Fluids aufweist. Quer zur Strömungsrichtung des Fluids wird ein dünner Folienschieber in Form einer Platte bewegt. Der Plattenschieber weist quer zur Durch- Strömrichtung des Fluids Durchlassöffnungen für den Durchlass oder die Sperrung des Fluids auf. Der Folienschieber ist mit einem zusätzlichen Distanzstück in einer Ebene mit dem Schieber zwischen den beiden Gehäuseteilen angeordnet.DE 43 04 440 B4 shows a valve with two housing parts, which has two openings for the supply and discharge of a fluid. A thin foil slide in the form of a plate is moved transversely to the flow direction of the fluid. The valve gate has through openings for the passage or blocking of the fluid transversely to the direction of flow of the fluid. The foil slide is arranged with an additional spacer in a plane with the slider between the two housing parts.
DE 44 16 056 C2 zeigt ein Schieberventil mit einem in Axialrich- tung beweglichen flachen Folienschieber, der als dünnes Blech ausgeführt ist. Je nach angefahrener Schieberposition werden ein oder mehrere druckbeaufschlagte Zu- bzw. Abflüsse durch Schaltabschnitte auf dem Flachschieber teilweise oder ganz freigegeben. DE 35 34 460 zeigt ein Hochdruckventil mit einem Kanal, in dem ein seitlicher Einlass mündet und der einen axial über den Einlass verschiebbarem Ventilschieber enthält. Zur besseren Abdichtung bei hohem Mediendrücken weist der Schieber einen einstückig angeformten rohrförmigen Abschnitt auf, der radial gegen die Wand des Kanals drückt. Die Dichtwirkung wird dabei druckabhängig vergrößert.DE 44 16 056 C2 shows a slide valve with a movable in the axial direction flat film slide, which is designed as a thin sheet. Depending on the approached slide position, one or more pressurized inflows and outflows are partially or completely released by switching sections on the flat slide. DE 35 34 460 shows a high-pressure valve with a channel in which a lateral inlet opens and which contains a valve slide which can be displaced axially over the inlet. For better sealing at high media pressures, the slider has an integrally molded tubular portion which presses radially against the wall of the channel. The sealing effect is thereby increased pressure-dependent.
Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, ein Längsschieberventil in nahezu leckagefreier Ausführung anzugeben, das gegenüber dem bekannten Anordnungen ein verbessertes Regelverhalten aufweist und auch für den Einsatz im Hochdruckbereich und insbesondere in transkritischen R 744 Klimakreisläufen geeignet ist. Die Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.The invention has for its object to provide a longitudinal slide valve in almost leak-free design, which compared to the known arrangements has improved control behavior and is also suitable for use in the high pressure range and in particular in trans-critical R 744 air conditioning circuits. The object is achieved in conjunction with the preamble by the characterizing features of claim 1.
Das erfindungsgemäße Schieberventil vereint zwei positive Ei- genschaften: Die Vermeidung einer inneren Leckage im geschlossenen Zustand der Anschlussöffnungen und gleichzeitig ein verbessertes Regelverhalten durch die weitgehend freie Gestaltbarkeit von Durchfluss - Hub - Kennlinien. Hierzu bedarf es keines zusätzlichen Sitzkörpers. Mit Hilfe eines elastisch federnd radial nachgebenden Steuerschiebers wer- den Anschlüsse für einen oder mehrere Zu- bzw. Abflüsse gegeneinander abgedichtet. Für die Abdichtung wird zusätzlich zum Spalt geringer Höhe die radiale Kraftkomponente der Druckdifferenz zwischen Zulaufdruck und Ablaufdruck verwendet, welche die dünne Wandung des rohrförmigen Schiebers radial gegen die Wandung der Ventilhülse drückt und dort angeordnete druckbelastete Anschlussöffnungen abdichtet, ohne Druckdifferenz bleibt ein Spalt mit Fluid, der größer als zulässig ist, wenn die Leckageanforderungen erfüllt werden sollen.The slide valve according to the invention combines two positive properties: the avoidance of internal leakage in the closed state of the connection openings and at the same time an improved control behavior due to the largely free configurability of flow-stroke characteristics. This requires no additional seat body. By means of an elastically resilient radially yielding spool the connections for one or more inlets or outlets are sealed against each other. For the sealing in addition to the gap low height, the radial force component of the pressure difference between inlet pressure and discharge pressure is used, which presses the thin wall of the tubular slide radially against the wall of the valve sleeve and there arranged pressure-loaded connection openings, without pressure difference remains a gap with fluid, the greater than allowed if the leakage requirements are to be met.
Durch die anliegende Druckdifferenz wird ein anliegendes Spaltmaß zwischen Hülse und Schieber verringert. Diese Kraftwirkung dichtet die Anschlussöffnungen gegeneinander ab, indem die elastische Wandung des Schiebers an die Innenwand der Bohrung der Ventilhülse gedrückt wird und dort dicht anliegt. Die notwendige elastische Nachgiebigkeit des Steuerorgans wird durch eine geeignete Abstimmung der Geometrie und der Wahl der Werkstoffe ausgelegt, wobei die Auslegung auch derart erfolgen kann, dass das Ventil nur aufgrund seiner eigenen Elastizität abdichtet. In radialer Richtung erfolgt ein selbständiger Ventilspielausgleich durch die am Ventil anliegende Druckdifferenz. Die Wirkfläche für diese Druckdifferenz ergibt sich aus der Gestaltung der Ventil- hülse.Due to the applied pressure difference an applied gap between sleeve and slider is reduced. This force effect seals the connection openings from each other by the elastic wall of the slider is pressed against the inner wall of the bore of the valve sleeve and there tightly. The necessary elastic compliance of the control member is designed by a suitable vote of the geometry and the choice of materials, the interpretation can also be made such that the valve seals only due to its own elasticity. In the radial direction, an independent valve clearance compensation takes place by the pressure difference applied to the valve. The effective area for this pressure difference results from the design of the valve sleeve.
Der Schieber oder das Ventilgehäuse weist eine gestaltbare Öffnungskontur zum Durchfluss des Fluids auf. Dies ermöglicht eine nahezu beliebige Anpassung des Durchflusses an die Hubkennlinie der Betätigungseinrichtung. Durch die rohrförmige Ausführung ist kein Distanz- stück oder eine Abdichtung zwischen ebenen Folien notwendig. Prinzipiell kann jede Rohrform verwendet werden, vorzugsweise jedoch Rundrohre oder solche mit verundetem Querschnitt.The slider or the valve housing has a formable opening contour for the flow of the fluid. This allows almost any adjustment of the flow to the stroke characteristic of the actuator. The tubular design does not require a spacer or a seal between planar foils. In principle, any tube shape can be used, but preferably round tubes or those with rounded cross section.
In einer vorteilhaften Ausführung umfasst der Steuerschieber eine dünnwandige elastische Folie. Ein solcher Rohrfolienschieber weist in Axialrichtung die notwendige Steifigkeit für die Verstellung des Schiebers in dieser Richtung auf, bei gleichzeitiger elastischer Verformbarkeit in radialer Richtung. Damit die Steueröffnung den radialen Zu- oder Ab- fluss freigeben kann, müssen sich beide Öffnungen unmittelbar übereinander befinden. Hierzu ist vorteilhaft eine ringförmige Nut oder ein Si- cherungselement gegen eine Verdrehung des Schiebers vorgesehen. Eine solche Verdrehsicherung kann sowohl mittels eines Führungsstiftes im Gehäuse realisiert werden, oder indem sie mit einem Stößel des Betätigungselementes kombiniert wird oder als Teil des Schiebers ausgeführt ist. Die Umwandung des Schiebers kann in einer vorteilhaften Weise ausschließlich aus dem Folienmaterial bestehen. Der Schieber ist innen hohl ausgeführt. Bei geöffneter Ventilstellung erfolgt der Durchflussweg vom Inneren des Schiebers zu der radialen Öffnung im Schieber und von dort zur Öffnung in der Ventilhülse. Die Stirnseiten des Schiebers hierzu sind vorteilhaft versteift oder weisen eingefügte Versteifungsflächen auf mit axialem Durchgang zum Inneren des Schiebers, damit der Druck dort anstehen kann. Die Versteifungen können entweder als Lochplatte die gesamte Stirnseite einnehmen oder nur eine Teilfläche in Form eines Ringes.In an advantageous embodiment, the control slide comprises a thin-walled elastic film. Such a tubular film slide has in the axial direction the necessary rigidity for the adjustment of the slide in this direction, with simultaneous elastic deformability in the radial direction. For the control opening to be able to release the radial inflow or outflow, both openings must be located directly above one another. For this purpose, an annular groove or a securing element is advantageously provided against a rotation of the slide. Such a rotation can be realized both by means of a guide pin in the housing, or by being combined with a plunger of the actuating element or is designed as part of the slide. The conversion of the slider can consist in an advantageous manner exclusively of the film material. The slider is hollow inside. When the valve position is open, the flow path from the interior of the slide to the radial opening in the slide and from there to the opening in the valve sleeve. The end faces of the slide for this purpose are advantageously stiffened or have inserted stiffening surfaces with axial passage to the interior of the slider so that the pressure can be there. The stiffeners can either take the entire face as a perforated plate or only a partial area in the form of a ring.
Die Auslegung der oben beschriebenen Ausführungsformen des Schiebers, insbesondere dessen Nachgiebigkeit, und des Gehäuses ist einer Optimierung zu unterziehen. Dies umfasst besonders die Auslegung des elastische Bauelementes und die Wahl des dabei verwende- ten Materials, damit es genau in einem gewünschten Teilbereich der Umfangsfläche des Schiebers zu einer starken Verminderung einer Dichtspalthöhe kommt, gleichzeitig aber in den anderen Bereichen ein ausreichender Spalt erhalten bleibt. Die elastische Verformung kann vorteilhaft auf der gesamten Länge des Schiebers dichtend wirken oder aber nur abschnittsweise.The design of the above-described embodiments of the slider, in particular its compliance, and the housing is to be subjected to an optimization. This includes in particular the design of the elastic component and the choice of the material used thereby, so that it comes exactly in a desired portion of the peripheral surface of the slide to a strong reduction of a sealing gap height, while maintaining a sufficient gap in the other areas. The elastic deformation can advantageously act sealingly over the entire length of the slider or only in sections.
Die Reibung zwischen Schieber und Hülse wird durch konstruktive Maßnahmen und durch eine geeignete Wahl der Werkstoffpaarung Schieber und Gehäuse reduziert. Reibungseffekte können durch Schlitze, Nuten, Oberflächenrauhigkeiten oder andere geeignete Maßnahmen sowohl auf dem Schieberumfang als auch auf der Oberfläche der Wandung reduziert werden. Die Nuten werden so gestaltet, dass mit ihrer Hilfe entsprechende Druckfelder gezielt beeinflusst werden. Mit Hilfe einer umlaufenden Nut kann man z. B. erreichen, dass selbst bei einer Verdrehung des Steuerschiebers der gewünschte Durchfluss gewährleistet ist.The friction between slide and sleeve is reduced by design measures and by a suitable choice of the material pairing slide and housing. Frictional effects can be reduced by slits, grooves, surface roughness or other suitable measures both on the slider circumference and on the surface of the wall. The grooves are designed in such a way that with their help corresponding pressure fields are specifically influenced. With the help of a circumferential groove can be z. B. achieve that even with a rotation of the spool, the desired flow is ensured.
Die auf dem Schieber und/oder auf der Wandung der Bohrung angeordneten Nuten, Riefen oder Kanäle - oder die Oberfläche selbst - speichern vorteilhaft Schmierstoffe. Damit werden zum einen Reibungseffekte zwischen den gleitenden Bauteilen reduziert. Die Schmierstoff Ia- gerung in den Nuten hat zum anderen den Vorteil, dass in der Phase einer an den Stirnseiten des Schiebers anstehenden hohen Druckdiffe- renz der Schmierstoff nicht vollständig verdrängt wird.The arranged on the slide and / or on the wall of the bore grooves, grooves or channels - or the surface itself - store advantageous lubricants. This reduces frictional effects between the sliding components. On the other hand, the lubricant storage in the grooves has the advantage that the lubricant is not completely displaced in the phase of a high pressure difference prevailing at the ends of the slide.
In einer weiteren vorteilhaften Variante wird die Kraftwirkung der Druckdifferenz zur leckagefreien Abdichtung im geschlossenen Zustand zusätzlich durch Federkraft verstärkt. Dazu enthält der Schieber zusätzliche elastische Elemente bzw. eine federnde Lagerung oder bildet selbst ein elastisch nachgiebiges Federelement. Die Auslegung einer solchen Feder erfolgt ebenfalls entsprechend der Berechnungen sämtlicher Kraftwirkungen, u. a. der Strömungs-, Feder- und Druckkräfte im Ventil, so dass die radiale Kraftwirkung der Rohrfolie bei den tatsächlichen Drücken, die auf die Anschlüsse wirken, exakt hinreichend ist. Durch eine axial angeordnete Druckfeder an einem der Stirnseiten des Schiebers wird ein axiales Ventilschieberspiel für eine Schalt- und Steuerfunktion des Ventils festgelegt.In a further advantageous variant, the force effect of the pressure difference for leak-free sealing in the closed state is additionally reinforced by spring force. For this purpose, the slider contains additional elastic elements or a resilient mounting or even forms an elastically resilient spring element. The interpretation of such a spring is also carried out according to the calculations of all the effects of force, u. a. the flow, spring and pressure forces in the valve, so that the radial force effect of the tube sheet at the actual pressures acting on the connections, is exactly sufficient. By an axially arranged compression spring on one of the end faces of the slide an axial valve slide clearance for a switching and control function of the valve is set.
Auf Grund der rohrförmigen Ausführung des Schiebers kann die Ventilhülse und ein umgebendes Gehäuse vorteilhaft einteilig ausgeführt werden, da im Vergleich zum Flachschieber auf die Lagerung des Schiebers zwischen zwei Gehäuseteilen und gegebenenfalls weitere Bauelemente, wie Distanzstücke, verzichtet werden kann. Damit werden zusätzliche Abdichtungen auf dem Ventilgehäuse oder zwischen einzelnen Ventilgehäuseteilen eingespart und so die Gefahr potentielle Ursa- chen für Undichtigkeiten drastisch reduziert. Dabei kann das Ventilgehäuse in Platz sparender Form in Patronenbauweise (Cartridge) ausgeführt werden.Due to the tubular design of the slide, the valve sleeve and a surrounding housing can advantageously be made in one piece, as compared to the flat slide on the storage of the slide between two housing parts and optionally other components, such as spacers, can be dispensed with. This saves additional seals on the valve housing or between individual valve housing parts, thus reducing the risk of potential damage. for leaks drastically reduced. In this case, the valve housing in space-saving form in cartridge design (Cartridge) can be performed.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung umfasst ins- besondere einen Elektromagneten als Betätigungseinrichtung für den Schieber, dessen Anker mit einem axial verlängerten Stangenstößel das Betätigungselement für den Ventilschieber bildet. In der Bauweise als Proportionalmagnet ist die Bestromung des Magneten proportional dem Hub des Ankers und damit der angelegten Kraft an eine der Stirnseiten des Schiebers. Das Regelverhalten des Ventils wird damit direkt durch die Bestromung beeinflusst.A further advantageous embodiment of the invention comprises, in particular, an electromagnet as actuating device for the slide whose armature forms the actuating element for the valve slide with an axially extended rod tappet. In the design as a proportional magnet, the current flow of the magnet is proportional to the stroke of the armature and thus the applied force to one of the end faces of the slide. The control behavior of the valve is thus directly influenced by the current supply.
Durch die nahezu leckagefreie Ausführung eignet sich das Ventil in ganz besonderer Weise für den Einsatz in transkritischen CO2 (R 744) Klimakreisläufen in mobilen Anwendungen. In einen solchen Kreislauf wird das Kältemittel auf über 100 bar verdichtet, während der Kreislauf für herkömmliche Kältemittel nur eine Druckdifferenz von ca. 30 bar durchläuft. Insbesondere die hohe Druckdifferenz bei dem R 744 Kältemittel als Fluid bewirkt eine starke radiale elastische Verformung des Schiebers zur Regelung und Abdichtung des Zu- und Abflusses in der Ventilhülse. Für die druckdichte Ausführung weist die Ventilhülse eine druckdichte Umhüllung auf. In dem Klimakreislauf steuert das erfinderische Ventil vorteilhaft die Verstellung des Kompressors oder Überhitzung bzw. Hochdruckniveau des Kältemittels.Due to its virtually leak-free design, the valve is particularly suitable for use in transcritical CO 2 (R 744) air conditioning circuits in mobile applications. In such a circuit, the refrigerant is compressed to over 100 bar, while the circuit for conventional refrigerant only passes through a pressure difference of about 30 bar. In particular, the high pressure difference in the R 744 refrigerant as fluid causes a strong radial elastic deformation of the slide for controlling and sealing the inflow and outflow in the valve sleeve. For the pressure-tight design, the valve sleeve has a pressure-tight enclosure. In the air conditioning cycle, the inventive valve advantageously controls the adjustment of the compressor or overheating or high pressure level of the refrigerant.
Anhand der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und näher erläutert.Reference to the following description and drawings, the invention is illustrated in an embodiment and explained in more detail.
Die Figurendarstellung zeigt im Längsschnitt ein elektromagnetisch betätigtes Regelventil 1 für die Anwendung in einem Klimakreislauf für eine Klimaanlage, der ein transkritischer R 744 (CO2) Klimakreislauf zu Grunde liegt. In solchen Anlagen wird das Kältemittel erheblich stär- ker komprimiert, als dies bei herkömmlichen Kältemitteln erforderlich ist. Dieses Anforderungsprofil bedingt für das Ventil 1 zum einen eine druckfeste Ausführung und zum anderen hohe Anforderungen an Werte der externen und internen Leckage und sehr gute regelungstechnische Ei- genschaften.The figure shows a longitudinal section of an electromagnetically actuated control valve 1 for use in an air conditioning circuit for an air conditioner, which is based on a transcritical R 744 (CO 2 ) air conditioning cycle. In such plants, the refrigerant is significantly more ker compressed than is required with conventional refrigerants. This requirement profile requires for the valve 1 on the one hand a pressure-resistant design and on the other hand high demands on values of the external and internal leakage and very good control technical properties.
Bei dem Ventil 1 handelt es sich um ein direktgesteuerte 2/2 Wege Schieberventil, das durch die Magnetkraft eines elektromagnetischen Aktors 2, der im Wesentlichen den rechten Teil der Zeichnung beinhaltet, gesteuert wird. Dargestellt ist die stromlos offene Ausfüh- rungsart, d. h. Anschlussöffnungen für jeweils einen Zu- bzw. Abfluss 22 sind in der dargestellten Position des Steuer- bzw. Ventilschiebers 18 des Ventils 1 miteinander verbunden. Durch Magnetkraft wird der Schieber 18 axial nach links verschoben, der Durchflussweg zwischen dem Zu- und dem Abfluss 22 ist dann gesperrt. Der Elektromagnet 2 weist ein topfartiges Gehäuse 3 auf, dessenThe valve 1 is a direct-acting 2/2-way spool valve which is controlled by the magnetic force of an electromagnetic actuator 2 substantially including the right part of the drawing. Shown is the currentless open type, d. H. Connection openings for a respective inflow or outflow 22 are connected to one another in the illustrated position of the control or valve slide 18 of the valve 1. By magnetic force, the slider 18 is moved axially to the left, the flow path between the inlet and the outlet 22 is then locked. The electromagnet 2 has a pot-like housing 3, whose
Boden von einem Deckel 4 abgeschlossen ist, und in dem ein zylinderförmiger Magnetkörper eingesetzt ist. Auf der auswärtigen Deckeloberfläche ist ein Anschluss 5 für die Bestromung des Magneten 2 angeordnet. Damit wird eine innerhalb des Gehäuses 3 angeordnete Zylinder- spule 6 bestromt. Das durch die Bestromung der Zylinderspule 6 erzeugte magnetische Feld wird über einen Magnetpol 7 mit Steuerkonus 8, einen Anker 9, der aus Ankerkolben 13 und einer als Betätigungselement 11 wirkenden Ankerstange besteht, und dem flussführenden Teil des Gehäuses 3 mit dem Joch 10 geschlossen, wobei die Betä- tigungsstange 11 im Ankergegenstück, dem Magnetpol 7, in Richtung des offenen Gehäuses 3 verschieblich ist und nach außen als Stell- oder Steuerglied für den Steuerschieber 18 des Ventils 1 nach links abragt.Bottom of a lid 4 is completed, and in which a cylindrical magnetic body is inserted. On the outer lid surface, a connection 5 for the energization of the magnet 2 is arranged. In this way, a cylindrical coil 6 arranged inside the housing 3 is energized. The magnetic field generated by the energization of the solenoid 6 is closed by a magnetic pole 7 with control cone 8, an armature 9, which consists of armature piston 13 and acting as an actuator 11 anchor rod, and the flux-conducting part of the housing 3 with the yoke 10, wherein the actuating rod 11 in the armature counterpart, the magnetic pole 7, is displaceable in the direction of the open housing 3 and projects to the outside as an actuator or control member for the spool valve 18 of the valve 1 to the left.
Der Ankerkolben 12 ist mit der Betätigungsstange 11 verbunden. Der Kolben 12 weist hierfür eine axiale Öffnung auf. Der vordere Teil der Öffnung dient der Lagerung der hohlen Betätigungsstange 11 , der hintere Teil dient dem Druckausgleich im Inneren des Ventils 1. In der Darstellung der Zeichnung ist das Joch 10 zwischen Deckel 4 und Zylinderspule 6 angeordnet und als Scheibe ausgeführt. Der Ankerkolben 12 ist zusammen mit der Betätigungsstange 11 innerhalb des Bereiches des Steuerkonusses 8 axial beweglich angeordnet. Durch die Bestromung der Zylinderspule 6 werden beide Bauteile axial nach links verschoben. Der Magnetpol 7 weist hierzu eine koaxiale Ausnehmung als Hubbegrenzung mit radialen Randstegen mit am Ende in Richtung des Ankerhubes fallender Kontur auf, welche den Steuerkonus 8 bildet. Durch die Gestaltung des Steuerkonusses 8 wird die Durchfluss Kraft-Hubkennlinie des Elektromagneten 2 so beeinflusst, dass der angelegte Strom proportional dem Hubweg der Betätigungsstange 11 ist und damit direkt die Stell- oder Steuergröße des Ventil- Schiebers 18 beeinflusst. Auf der radial sich erstreckenden Fläche der Hubbegrenzung ist eine Klebescheibe 13 aus unmagnetischem Material befestigt, die den Ankerhub nach links abdämpft und somit eine Prellung aufeinander treffender Teile verhindert. Zur Vermeidung einer Schiefstellung des Ankers 9 ist der Ankerkolben 12 in einer dünnwandigen druck- festen Hülse 14 geführt, die mit ihrem geschlossenen Ende nach außen gegen den Deckel 4 anliegt und Innen den Ankerkolben 12, den Steg des Steuerkonusses 8 und den größten Teil der Aussenwandung des Magnetpols 7 umgibt. Die druckfeste Hülse 14 ist so mit dem Ankergegenstück gefügt, dass auch die Fügstelle selbst druckfest und frei von externer Leckage istThe armature piston 12 is connected to the actuating rod 11. The piston 12 has for this purpose an axial opening. The front part of the Opening serves to support the hollow actuating rod 11, the rear part is used to equalize the pressure in the interior of the valve 1. In the illustration of the drawing, the yoke 10 between the cover 4 and cylindrical coil 6 is arranged and designed as a disc. The armature piston 12 is arranged axially movable together with the actuating rod 11 within the range of the control cone 8. By energizing the solenoid 6, both components are moved axially to the left. For this purpose, the magnetic pole 7 has a coaxial recess as a stroke limiter with radial edge webs with a contour falling at the end in the direction of the armature stroke, which forms the control cone 8. Due to the design of the control cone 8, the flow force-stroke characteristic of the electromagnet 2 is influenced so that the applied current is proportional to the stroke of the actuating rod 11 and thus directly affects the setting or control variable of the valve spool 18. On the radially extending surface of the stroke limiter, an adhesive disc 13 is attached from non-magnetic material, which dampens the armature stroke to the left and thus prevents bouncing of parts meeting each other. To avoid misalignment of the armature 9, the armature piston 12 is guided in a thin-walled pressure-resistant sleeve 14, which rests with its closed end outwardly against the cover 4 and inside the armature piston 12, the web of the control cone 8 and most of the outer wall of the magnetic pole 7 surrounds. The pressure-resistant sleeve 14 is joined to the armature counterpart, that the joint itself is pressure-resistant and free of external leakage
Der Hydraulikteil des Ventils 1 , der im Wesentlichen den linken Bereich der Zeichnung umfasst, wird durch eine das Ventil 1 umgebende Ventilhülse 15 gebildet. Sie bildet mit dem Magnetpol 7 eine bauliche Einheit, die in den Magnetkörper eingesetzt ist. Das Resultat ist ein kompaktes Ventil 1 mit kleiner Baugröße.The hydraulic part of the valve 1, which essentially comprises the left area of the drawing, is formed by a valve sleeve 15 surrounding the valve 1. It forms a structural with the magnetic pole 7 Unit which is inserted in the magnetic body. The result is a compact valve 1 with a small size.
Auf der Außenumfangsfläche der Ventilhülse 15 ist eine radiale Bohrung 16 für einen Zu- bzw. Abfluss 22 des Kältemittels R 744 ange- ordnet. Das entsprechende Gegenstück ist an der dem Hubweg der Betätigungsstange 11 entgegengesetzten Stirnseite der Ventilhülse 15 angeordnet. Die Ventilhülse 15 weist eine sich über deren gesamte Länge erstreckende axiale Bohrung 17 auf. Diese erstreckt sich in axialer Richtung von der rechten Stirnseite der Ventilhülse 15, welches das entspre- chende Gegenstück des Zu- bzw. Abflusses 22 umfasst, bis zur radialen Hubbegrenzung des Magnetpols 7. Die radiale Bohrung 16 des Abflusses 22 mündet in einer umlaufenden Nut in der axialen Bohrung 17.On the outer peripheral surface of the valve sleeve 15, a radial bore 16 for an inflow and outflow 22 of the refrigerant R 744 is arranged. The corresponding counterpart is arranged on the stroke of the actuating rod 11 opposite end face of the valve sleeve 15. The valve sleeve 15 has an axial bore 17 extending over its entire length. This extends in the axial direction from the right end of the valve sleeve 15, which includes the corresponding counterpart of the inflow or outflow 22, to the radial stroke limitation of the magnetic pole 7. The radial bore 16 of the drain 22 opens in a circumferential groove in the axial bore 17th
Zwischen dem Zu- bzw. Abfluss 22 weist die Ventilhülse 15 eine O-Ringabdichtung 21 auf. Eine weitere Abdichtung 19 dichtet die Ven- tilhülse 15 gegenüber der Umgebung ab.Between the inflow and outflow 22, the valve sleeve 15 has an O-ring seal 21. Another seal 19 seals the valve sleeve 15 from the environment.
In der axialen Bohrung 17 der Ventilhülse 15 ist der Steuerschieber 18 angeordnet, der als rohrförmiger Folienschieber ausgeführt ist, und dessen Umfangswandung 20 radial elastisch verformbar ist. Die beiden Stirnseiten 24a und 24b des Steuerschiebers 18 weisen jeweils radiale Versteifungen 25a und 25b auf. Zwischen der linken, ringförmig ausgestalte Versteifung 25a und der linken Stirnseite der Ventilhülse 15 ist eine Druckfeder 27 angeordnet, die sich mit ihrem einen Ende gegen eine an der Stirnseite des Ventilhülse 15 angeordneten, ringförmigen Federaufnahme 28 drückt und die mit ihrem anderen Ende gegen die ringförmige Versteifung 25a des Steuerschiebers 18 wirkt. Die Feder 27 wirkt als Rückstellelement gegen die an der gegenüberliegenden, rechten Stirnseite 24b wirkende Magnetkraft.In the axial bore 17 of the valve sleeve 15, the spool 18 is arranged, which is designed as a tubular film slide, and the peripheral wall 20 is radially elastically deformable. The two end faces 24a and 24b of the spool 18 each have radial stiffeners 25a and 25b. Between the left, annular ausgestalte stiffening 25 a and the left end face of the valve sleeve 15, a compression spring 27 is arranged, which is arranged with its one end against a arranged on the end face of the valve sleeve 15, annular spring receptacle 28 and with its other end against the annular Stiffening 25 a of the spool 18 acts. The spring 27 acts as a restoring element against the force acting on the opposite, right end face 24b magnetic force.
Die Umfangsfläche des Schiebers weist in Höhe des Zu- bzw. Abflusses eine Steueröffnung 26 auf, die als Öffnung in der Umfangs- wand 20 dargestellt ist. Die beiden Anschlussöffnungen sind in dieser Position miteinander verbunden.The peripheral surface of the slide has, in the amount of the inflow and outflow, a control opening 26 which serves as an opening in the peripheral wall 20 is shown. The two connection openings are connected together in this position.
Die an der Schieberstirnseite 24b angeordneten Versteifung 25b ist als Platte mit axialen Öffnungen ausgeführt, die als Anschlagfläche für die Betätigungsstange 11 des Ankers 9 dient. Durch die axialen Öffnungen in der rechten Versteifung 25b ist der Raum rechts von der Versteifung 25b bis zum rechten Ende des Ankerkolbens 12 ebenfalls druckbeaufschlagt.The arranged on the slide end face 24b stiffener 25b is designed as a plate with axial openings, which serves as a stop surface for the actuating rod 11 of the armature 9. Through the axial openings in the right stiffener 25b, the space to the right of the stiffener 25b to the right end of the armature piston 12 is also pressurized.
Bei Bestromung des Magneten 2 wird der Anker 9 mit der Betäti- gungsstange 11 gegen die rechte Versteifung 25b der Stirnseite des Ventilschiebers 18 gedrückt. Durch diese axiale Hubbewegung wird die Steueröffnung 26 aus der Öffnungskontur der radialen Bohrung 16 des Zu- bzw. Abflusses 22 gedrückt. Zu- und Abfluss 22 sind jetzt voneinander getrennt. Für die Abdichtung der Anschlussöffnungen wären ohne die erfinderische Elastizität der Umfangswandung 20 des Steuerschiebers zusätzliche Maßnahmen gegen Leckageverluste erforderlich.When the magnet 2 is energized, the armature 9 with the actuating rod 11 is pressed against the right stiffener 25 b of the end face of the valve slide 18. As a result of this axial lifting movement, the control opening 26 is pressed out of the opening contour of the radial bore 16 of the inflow and outflow 22. Inflow and outflow 22 are now separated. For the sealing of the connection openings additional measures against leakage losses would be required without the inventive elasticity of the peripheral wall 20 of the spool.
Die radiale Komponente des im Inneren des Steuerschiebers 18 wirkenden Druckes drückt die Umfangswandung 20 des Schiebers 18 gegen die Umfangswandung 23 der Bohrung 17 der Ventilhülse. Damit wird ein Dichtspalt, der im Öffnungszustand der beiden Anschlüsse zwischen Ventilschieber 18 und Bohrung 16 vorhanden war entweder auf der ganzen Schieberlänge oder abschnittsweise geschlossen. The radial component of the pressure acting in the interior of the spool 18 presses the peripheral wall 20 of the slider 18 against the peripheral wall 23 of the bore 17 of the valve sleeve. Thus, a sealing gap which was present in the opening state of the two connections between the valve spool 18 and bore 16 is closed either on the entire slide length or in sections.

Claims

Patentansprücheclaims
1 ) Längsschieberventil mit einer Hülse (15) mit mindestens zwei An- Schlussöffnungen für jeweils einen Zu- und Abfluss (22) eines druckbeaufschlagten Fluids zu einer axialen Bohrung (17) innerhalb der Hülse (15),1) longitudinal slide valve having a sleeve (15) with at least two connecting openings for a respective inflow and outflow (22) of a pressurized fluid to an axial bore (17) within the sleeve (15),
- wobei innerhalb der Bohrung (17) ein durch ein Betätigungselement (11) einer Betätigungseinrichtung (2) bewegter Steuerschie- ber (18) angeordnet ist mit mindestens einer radialen Steueröffnung (26) durch die bei einer axialen Bewegung des Schiebers (18) eine Schalt- und Stellfunktion für einen Durchflussweg des Fluid hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (18) eine rohrförmige Umwandung (20) aufweist, die in radialer Richtung elastisch verformbar ist, und bei einer radialen Druckbeaufschlagung gegen die axiale Bohrung (17) der Hülse (15) gepresst wird, wodurch die Anschlussöffnungen gegeneinander abgedichtet sind.- Within the bore (17) by an actuating element (11) of an actuating device (2) moving Steuerschie- ber (18) is arranged with at least one radial control opening (26) by the in an axial movement of the slide (18) a switching - And adjusting function for a flow path of the fluid is produced, characterized in that the control slide (18) has a tubular wall (20) which is elastically deformable in the radial direction, and with a radial pressurization against the axial bore (17) of the sleeve (15) is pressed, whereby the connection openings are sealed against each other.
2) Schieberventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandung (20) eine dünnwandige elastische Folie umfasst.2) slide valve according to claim 1, characterized in that the conversion (20) comprises a thin-walled elastic film.
3) Schieberventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussweg des Fluids im Rohrinneren des Schie- bers (18) erfolgt.3) slide valve according to claim 1 or 2, characterized in that the flow path of the fluid in the tube interior of the slide bers (18) takes place.
4) Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (18) in axialer Richtung abschnittsweise abdichtet. 5) Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber an seiner Um- fangswandung (20) Öffnungen, Bohrungen, Nuten oder Schlitze um- fasst.4) slide valve according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the control slide (18) seals in sections in the axial direction. 5) slide valve according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the control slide on its peripheral wall (20) openings, holes, grooves or slots summarizes.
6) Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Bohrung (17) Nuten, Riefen oder Kanäle aufweist.6) slide valve according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the axial bore (17) has grooves, grooves or channels.
7) Schieberventil nach Anspruch nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten, Riefen oder Kanäle reibungsmindernde Materialien enthalten.7) gate valve according to claim any one of claims 1 to 6, characterized in that the grooves, grooves or channels contain friction-reducing materials.
8) Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (18) an seinen Stirnseiten (24a, 24b) radiale Versteifungen (25a, 25b) mit Durchgängen aufweist.8) slide valve according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the control slide (18) at its end faces (24a, 24b) radial stiffeners (25a, 25b) having passages.
9) Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (18) eine Verdrehsicherung aufweist.9) slide valve according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the control slide (18) has an anti-rotation.
10) Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (18) durch eine axiale Gegenkraft beaufschlagt wird, die der Betätigungskraft entgegen wirkt. 11 ) Schieberventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraft eine axial eingespannte Druckfeder (27) um- fasst, die zumindest an einer der Stirnseiten (24a, 24b) angreift.10) slide valve according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the control slide (18) is acted upon by an axial counterforce, which counteracts the actuating force. 11) slide valve according to claim 10, characterized in that the counter-force comprises an axially clamped compression spring (27) which acts on at least one of the end faces (24a, 24b).
12) Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (2) einen Elektromagneten (2) umfasst, insbesondere einen topfartigen Proportionalmagneten, und der Anker (9) des Magneten (2) die Betätigungsstange (11) für den Steuerschieber (18) bildet.12) slide valve according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the actuating device (2) comprises an electromagnet (2), in particular a pot-like proportional magnet, and the armature (9) of the magnet (2) the actuating rod (11) for the spool (18) forms.
13) Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein Kältemittel für Klimaanlagen umfasst, insbesondere CO2 (R 744) für transkritische Anwendungen.13) slide valve according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the fluid comprises a refrigerant for air conditioning, in particular CO 2 (R 744) for transcritical applications.
14) Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es nach außen druckdicht ist.14) slide valve according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that it is pressure-tight to the outside.
15) Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil oder Teile davon in Patronenbauweise ausgeführt sind. 15) slide valve according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that the valve or parts thereof are executed in cartridge construction.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008047311A1 (en) * 2008-09-16 2010-04-15 Mahle International Gmbh valve means
WO2015043637A1 (en) * 2013-09-26 2015-04-02 Robert Bosch Gmbh Metering unit
EP3358233B1 (en) 2017-02-03 2020-09-30 SVM Schultz Verwaltungs-GmbH & Co. KG Valve, in particular spool valve
DE102017107296A1 (en) * 2017-04-05 2018-10-11 Hanon Systems Shut-off valve and fluid shut-off device of a refrigerant compressor

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1860447A (en) * 1928-07-21 1932-05-31 York Ice Machinery Corp Refrigeration
GB579391A (en) * 1942-12-18 1946-08-01 Packless Metal Products Corp Improvements in or relating to valves
US3136336A (en) * 1960-08-25 1964-06-09 Powers Regulator Co Valve
JPS5618169A (en) * 1979-07-20 1981-02-20 Keihin Seiki Mfg Co Ltd Valve device
US4548238A (en) * 1983-12-19 1985-10-22 Chorkey William J Directional control valve with straight through flow
DE3534490A1 (en) * 1985-03-15 1986-09-18 Albrecht-Automatik GmbH & Co, 5024 Pulheim High-pressure valve
DE3820525A1 (en) * 1988-06-16 1989-12-21 Opel Adam Ag Air distributor
DE4027610C2 (en) * 1990-08-31 1996-06-13 Festo Kg Valve
DE4304440B4 (en) * 1993-02-13 2004-05-06 Steuerungstechnik Staiger Gmbh & Co. Produktions-Vertriebs-Kg Valve
DE4416056C2 (en) * 1994-05-02 1998-03-19 Mannesmann Ag Directional control valve
DE10305947A1 (en) * 2003-02-12 2004-08-26 Robert Bosch Gmbh An expansion unit for a cooling system, where the expansion unit is an electromagnetic slide valve useful especially for regulating the high pressure of an automobile air conditioning system
DE10354229A1 (en) * 2003-11-20 2005-06-23 Robert Bosch Gmbh expansion valve
WO2005080889A1 (en) * 2004-02-19 2005-09-01 Robert Bosch Gmbh Expansion module for a coolant

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2007079969A1 *

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